活性炭硅胶吸附法油气回收技术及其应用

2015-08-19重庆耐德赛思环保工程设备有限公司重庆401121冯新利重庆化工设计研究院重庆400039

化工设计 2015年3期

陈龙重庆耐德赛思环保工程设备有限公司重庆 401121冯新利重庆化工设计研究院重庆 400039

汽油是多种碳氢化合物的混合物，其中的轻组分具有很强的挥发性。在汽油储运、销售过程中，不可避免地会有一部分轻组分挥发，排入大气，造成油品的损耗和大气的污染，具有较大的危害性［1］。大量高浓度的油气漂浮，聚集在空气中，带来了严重的安全隐患、环境污染、能源浪费以及经济损失等问题，因此很有必要对油气进行回收。

油库在运行过程中，油气排放过程主要发生在发油阶段。发油是将油库大罐内的油品通过发油鹤管发到汽车槽车或者火车槽车中。随着槽车中油品的不断增加，压力随之升高，油气不断地被挤出罐外。该阶段油气排放量相对较大。油库油气回收主要针对此阶段的油气进行收集和处理。

1 油气回收技术

常用的油气回收技术主要有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法、氧化燃烧法、组合法等，目前国外最常用的是活性炭吸附法和冷凝法［1］。

吸附法油气回收技术是目前广泛采用的技术之一。吸附分离过程是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别，即在吸附剂与流体相间分配不同的性质，使混合物中难吸附与易吸附组分分离，其特点是合适的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性。该法利用吸附剂与烃分子的亲和作用吸附烃分子，不吸附空气，从而达到分离目的［1］。

目前油气回收工艺中应用的吸附剂几乎都为活性炭。活性炭吸附法的主要优点是汽油组分的回收率高，尾气排放浓度低，一次性投资费用低;缺点是吸附热大，短时间内热量不容易散发，可能导致床层过热而自燃，因此需要对床层的温度进行严格控制，而吸附率会随着温度上升而降低，这些缺点对活性炭吸附回收法的推广使用产生一定的影响。

新型油气回收设备的吸附剂是采用活性炭加硅胶的形式。油气回收装置的吸附塔内，采用下层填充疏水性硅胶、上层填充活性炭的双层填充方式。该填充方法充分发挥了两种吸附剂的优势，弥补了彼此缺陷，原料气体的高浓度部分，采用在高浓度领域吸附量更大、不易产生吸附热的疏水性硅胶进行吸附;而低浓度部分，采用低浓度领域吸附量大的活性炭进行吸附，同时由于油气通过硅胶吸附层后，油气浓度降低很多，活性炭吸附层也不再产生大量吸附热。避免了吸附塔内出现的急剧升温现象，有效提高了装置的安全性。根据原料废气的温度变化，吸附层工作温度会发生相应变动，正常工作温度可控制在35 ～45℃之间。

由于活性炭的比热容小，导热性差，当大量热生产时容易聚积并产生高温，在活性炭的微孔中，因为高温易使油气中不饱和烃及硫等杂质发生氧化(催化)、炭化、焦化、聚合反应，堵住活性炭有效微孔，降低活性炭活性吸附表面积，甚至容易引起活性炭微观结构发生坍塌，导致活性炭粉末化，从而降低活性炭有效吸附容量并影响活性炭的使用寿命，因此相对于纯活性炭工艺而言，此工艺方法是使用强度高、比热容大、导热快的硅胶吸附高浓度的油气，仅将低浓度气体交由活性炭处理，大幅降低了活性炭床层的吸附热，从而减轻了活性炭的吸附/解吸的工作强度，延长了活性炭吸附剂的寿命。

硅胶和活性炭的性能特点见表1。

表1 硅胶和活性炭的特性

2 油气回收工艺流程

本项目油气回收装置的运转流程主要由吸附、解吸、均压和回收4 个工序组成。油气回收工艺流程见图1。

以杭州某油库的油气回收装置为例，采用本公司活性炭硅胶吸附法油气回收处理装置，处理能力为200 m3/h。自2012年6月开始投用以来，连续工作2年以上，运行平稳，经环保部门检测，排放的尾气中非甲烷总烃浓度小于25 g/m3，符合国家相关标准及环保要求，而且油气回收率大于99%。综合来看，环保及经济效益明显。